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几种无机混凝剂除磷优化及污水深度净化处理

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2015/6/17     浏览次数:    

目前,我国85%的湖泊均存在不同程度的富营养化,有研究表明,城市污水的不合理排放是导致自然水体中磷含量超标的主要因素。对于低碳源的城市污水而言,其通常难以同时满足生物脱氮及生物除磷对碳源的需求,从而导致污水处理工艺的除磷效率低下。为达到日趋严格的污水排放标准,化学辅助除磷方法逐渐被广泛采用。安徽污水处理公司化学法除磷的效率高于生物法,且操作简单、稳定可靠。

北京排水集团吴家村污水处理厂目前使用的除磷剂是液态聚合铝铁(LPAFC)。笔者通过试验对比了聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硅酸铝铁(PAFSi)、聚合氯化铝铁(PAFC)和该厂目前使用的液态聚合铝铁等混凝剂的除磷效能及成本情况,以期为该厂深度除磷提供参考。

1材料和方法

海南福彩网 1。1药剂

5种用作除磷剂的混凝剂均为工业级产品,除LPAFC来自淄博华清净水产品有限公司外,其余产品均来自湖北盛世环保科技有限公司。PFS,Fe2O3质量分数≥24.40%;PAC,Al2O3质量分数≥29.05%;PAFSi,Fe2O3质量分数≥1.54%,Al2O3质量分数≥18.30%;PAFC,Fe2O3质量分数≥2.46%,Al2O3质量分数≥23.60%;液态聚合铝铁,Fe2O3质量分数≥3.94%,Al2O3质量分数≥2.36%。PFS、PAC、PAFSi、PAFC为固体,使用时均配制成1%的溶液。

1.2试验条件及方法

试验以吴家村污水处理厂的沉砂池出水为原水,pH为7.37~7.69,浊度为258~541NTU,COD为716.26~939.1mg/L,TP为3.28~7.14mg/L,TN为82~138.4mg/L。采用烧杯试验进行混凝试验,试验在MY3000-6A型六联混凝试验搅拌仪上进行。取1L水样置于6个烧杯中,加入一定量混凝剂,先以300r/min速度快速搅拌1min,再以50r/min速度慢速搅拌15min,最后静置沉淀15min,取液面下2~3cm处水样测定pH、TP、浊度、COD、TN等。

1.3检测方法

COD采用快速密闭催化消解法;TP采用钼锑抗分光光度法;TN采用哈希试剂;pH采用sension1便携式pH测量仪;浊度采用HI98703高精度数据型浊度测定仪。

2结果与讨论

2。1对TP的去除效果

研究药剂投加量和TP去除率之间的关系,通常用投药量系数β表示,即:β=n(M)∶n(TP)。本试验中M代表三价金属阳离子,即Fe和/或Al。β受多种因素影响,其理论值为1,但实际值通常在2~3或者更高〔5〕。

针对5种不同的除磷药剂,投药量系数与对应的TP去除效果见图1。

从图1可以看出,对于PFS、PAC、PAFSi、PAFC和LPAFC这5种混凝剂,除磷率均随β的升高(投药量的增加)而升高;β=2时,5种混凝剂出水TP质量浓度依次为PFS<LPAFC<PAFC<PAFSi<PAC。对于吴家村污水处理厂目前正在使用的LPAFC而言,其在β=4.33时,出水TP质量浓度为0.8mg/L,达到国家一级B排放标准。

海南福彩网 2.2对COD的去除效果

不同β下5种混凝剂对COD的去除率见图2。

由图2可以看出,对于PFS和LPAFC,污水COD的去除率大致随药剂投加量的加大而增加,而PAC、PAFSi和PAFC对COD的去除率具有一定的波动性。在试验投药量范围内,PAC对COD的去除率最高,达到了75.40%,其次是PAFSi、PAFC、PFS和LPAFC,去除率分别为65.55%、63.51%、62.62%、50.30%,对应的β为3.80、2.00、3.20、2.00、4.33。

海南福彩网 PAC高效去除COD的主要原因在于其高效的絮凝作用,不仅能够去除SS形态的COD,还能够去除胶体态的COD。

2.3对TN的去除效果

不同β下5种混凝剂对TN的去除率见图3。

由图3可以看出,5种混凝剂对TN的去除率没有明显的规律,去除率都比较低。PAC在β=3.04时,对TN的去除率达到了33.77%,而PFS、PAFSi、PAFC、LPAFC的最高去除率分别只有27.19%、17.44%、16.02%、13.58%。

海南福彩网 污水中的TN主要以NO3-、NO2-和NO4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮等形式存在。对氮的去除主要依靠的是生物作用,混凝过程中TN的去除来自于含氮物质与混凝剂的共沉降,这可能是导致TN去除率较低的一个原因。

2。4对浊度的去除效果

不同β下5种混凝剂对浊度的去除率如图4所示。

由图4可以看出,5种混凝剂对浊度的去除率随着投加量的增加而增大。其中PAFSi和PAFC对浊度的去除率最高,分别达到了91.48%和91.24%,对应的β为2.47和3.20,投加质量浓度均为100mg/L。其次是PFS和LPAFC,去除率分别为88.57%和85.91%。而PAC对浊度的去除效果最差,去除率只有64.65%。

2。5药剂最佳投加量的确定

北京吴家村污水处理厂采用循环式活性污泥(CAST)工艺。运行数据表明,进水TP质量浓度总体上维持在5mg/L左右,出水TP质量浓度平均为2.9mg/L,去除率为56.9%,不能满足出水标准。

为达到国家一级排放标准,采用前置化学辅助除磷工艺。在除磷率为56。9%的前提下,要使出水达到国家一级B排放标准,生化池的进水TP质量浓度应该控制在2。3mg/L以下。通过试验确定化学除磷阶段,投加PFS、PAC、PAFSi、PAFC和LPAFC时分别按β为1。49、3。54、2。94、3。20、1。76投加可以满足生化池进水要求,对应的投加质量浓度分别为72、93、116、100、204mg/L。

2.6经济效益分析

现根据所选药剂的现行市场价格进行简单的经济分析,见表1。

从表1可以看出,LPAFC的单位药剂成本最低,只有0。12元/m3,因此建议采用LPAFC作为化学辅助除磷药剂。

2.7药剂投加量与出水TP浓度的相关性

以LPAFC作为同步除磷药剂,在不同药剂投量下分析投药量系数β与出水TP浓度的相关性。结果表明:当β≤4.33时,β与出水TP浓度呈现良好的相关性,相关函数为y=0.0111x2-0.6401x+3.3772(R2=0.9991)。在实际污水处理中,可以参考其相关关系,研究并推广污水处理厂化学除磷工艺精确控制技术,在保证出水水质稳定达标的前提下,实现降低药剂投加量,同时减少污泥排放量,最终实现节能和优化运行的目的。具体参见更多相关技术文档。

3结论

对PFS、PAC、PAFSi、PAFC和北京排水集团吴家村污水处理厂目前所用的液态聚合铝铁等5种混凝剂的除磷效能进行了考察,得出以下结论:

(1)5种药剂对TP、COD和浊度都有一定的去除,但是对TN的去除率很低。

(2)β=2条件下,PFS对TP的去除效果最好。要使吴家村污水处理厂的出水达到国家一级B排放标准,在实验条件下PFS、PAC、PAFSi、PAFC和液态聚合铝铁的投加质量浓度分别为72、93、116、100、204mg/L,相应的单位药剂处理成本为0.17、0.14、0.20、0.16、0.12元/m3,因此建议仍采用目前所用的液态聚合铝铁作为化学辅助除磷药剂。

(3)当选择液态聚合铝铁作为同步除磷药剂时,在β≤4.33的条件下,β与出水TP浓度呈现较好的相关性。



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